Нам навязывают что мы отсталые. Лазеры, космические полеты, хирургия, ядерная энергия и секреты цивилизации майя: Как российские ученые изменили мир.

Вклад страны в исследования и открытия влияет на всю нашу жизнь.

8 февраля отмечается День российской науки, когда отмечаются достижения прошлого, чтобы вдохновить новые поколения на будущее. Список советских и российских специалистов, внесших важнейший вклад в физику, химию, медицину, биологию и другие науки, слишком длинный, чтобы его перечислять, но их работы используются каждый день во всем мире.

Периодическая таблица

Периодическая таблица химических элементов - основной инструмент, используемый учеными для изучения материи и прогнозирования существования новых элементов, - была создана русским ученым Дмитрием Менделеевым в 1869 году. В 2019 году ООН отметила Международный год периодической таблицы, чтобы отметить 150-летие открытия, которое она назвала "окном во Вселенную".

Человечество знало о нескольких химических элементах с древних времен. В 17 веке немецкий алхимик Хенниг Бранд случайно открыл новый элемент - фосфор, что вызвало волну научных экспериментов. Сто лет спустя французский химик Антуан Лавуазье написал "Элементарный химический трактат", который считается первым современным учебником химии.

D. М. Менделеев за рабочим столом в кабинете Палаты мер и весов.

Менделееву было всего 35 лет, когда он сделал величайшее открытие в своей жизни.

Еще в студенческие годы он подозревал о существовании связи между элементами, и с годами эта идея превратилась в навязчивую идею. "...Предвкушение скорого разрешения мучившего меня вопроса привело меня в возбужденное состояние", - вспоминал он. "В течение нескольких недель я спал беспробудным сном, пытаясь найти этот магический принцип... И вот однажды прекрасным утром, проведя бессонную ночь... я лег на диван в кабинете и заснул. И во сне мне совершенно отчетливо явилась таблица". Менделеев расположил элементы по атомному весу и отметил периодичность свойств. Затем он сгруппировал элементы с похожими свойствами друг под другом.

Эта система позволила Менделееву предсказать существование новых элементов. В середине 19 века было известно всего 63 элемента, в то время как в настоящее время периодическую таблицу составляют 118 элементов. Последний элемент, оганессон, назван в честь российского ученого-ядерщика Юрия Оганесяна, который участвовал в открытии нескольких сверхтяжелых элементов, теперь добавленных в таблицу.

Научный руководитель Института ядерных исследований ОИЯИ Юрий Оганесян после запуска циклотрона DC-280 в рамках очередной сессии Комитета полномочных представителей государств-членов Объединенного института ядерных исследований в Дубне.

Полевая хирургия

Доктор Николай Иванович Пирогов внес огромный вклад в развитие мировой медицины, и его часто называют "отцом русской медицины". Он считается новатором и основоположником полевой хирургии - или комплексного лечения раненых посреди боя.

Н.И. Пирогов (в центре стоит спиной). Фрагмент панорамы "Оборона Севастополя" Ф. Рубо.

Пирогов стал первым хирургом, применившим эфир в качестве анестетика в 1847 году во время работы в полевом госпитале. Он был главным хирургом в осажденном Севастополе во время Крымской войны 1850-х годов, а также одним из первых начал использовать ортопедические гипсовые слепки, что помогло предотвратить ампутацию конечностей.

Пирогов еще больше усовершенствовал русскую полевую медицину, применяя инновации и практику своих современников. Во время Крымской войны Пирогов подражал Флоренс Найтингейл, обучая русскую группу женщин-медсестер. Кроме того, познакомившись в Париже с известным французским хирургом Домиником Жаном Ларреем, Пирогов внедрил систему сортировки Ларрея в медицинском корпусе русской армии.

Община сестер Святого Креста, Севастополь, 1855 год.

Классическое обусловливание

Даже если вы никогда не слышали о русском неврологе и физиологе Иване Павлове, вы наверняка знакомы с "собакой Павлова".

Исследуя процесс пищеварения у животных, Павлов понял, что у собак начинается слюноотделение, когда они видят помощника, который их кормит. Ученый подавал стимул - звук метронома - и затем кормил собаку. После нескольких попыток животные начали выделять слюну в ответ на стимул.

Этот эксперимент лег в основу классической теории обусловливания: Необусловленный стимул (в случае Павлова - пища) вызывал необусловленную реакцию (слюноотделение у собаки). Нейтральный стимул (звук метронома без пищи) не вызывал никакой реакции, но после обусловливания (предлагалась пища) звук метронома становился условным стимулом и вызывал условную реакцию (слюноотделение), даже если пищи не последовало.

Иван Павлов и его коллеги с кафедры физиологии Военно-медицинской академии в Петрограде, 1914 год.

Классическое обусловливание помогает понять основную форму обучения и часто используется в поведенческой терапии. Специалисты также используют его для изучения и лечения зависимостей.

В 1904 году Павлов стал первым русским, удостоенным Нобелевской премии по физиологии и медицине "в знак признания его работы по физиологии пищеварения, благодаря которой знания о жизненно важных аспектах этого предмета были преобразованы и расширены".

Расшифровка письменности майя

"Не нужно прыгать через пирамиды, чтобы понять, как работать с текстами", - Юрий Кнорозов.

Кнорозов был советским лингвистом и этнографом, которому удалось расшифровать письменность цивилизации майя. В 1952 году он опубликовал статью, в которой провозгласил свое достижение. В то время ему было всего 30 лет, но, возможно, более примечательным является то, что он никогда не посещал Центральную Америку.

Лепные глифы майя, представленные в музее в Паленке, Мексика.

Кнорозов изучал египтологию в Московском государственном университете и был очарован культурой майя. Как он вспоминал, большое влияние на него оказала статья немецкого исследователя Пауля Шельхаса 1945 года под названием "Является ли расшифровка иероглифов майя неразрешимой проблемой?".

Работая над письменами майя, Кнорозов показал, что иероглифы представляют собой звуки. Позже он составил каталог из 540 символов и объяснил метод их использования для чтения и понимания текстов майя.

Работа Кнорозова была переведена на многие языки и вызвала дискуссии в научном сообществе на протяжении десятилетий. Советские ученые под руководством Кнорозова продолжили работу над расшифровкой других исторических загадок, таких как письменность ронгоронго на острове Пасхи и письменность Инда.

В Мексике памятники Кнорозову установлены в столице и в городе Мерида на полуострове Юкатан, где существовала цивилизация майя. Ученый изображен вместе со своей кошкой Асей, которую Кнорозов называл своим "соавтором".

Юрий Кнорозов.

Развитие лазеров

Современный мир крайне сложно представить без лазеров. Они используются повсюду - в медицине, промышленности, электронных устройствах и не только. Лазер" - это аббревиатура, означающая "Усиление света путем стимулированного излучения". Создание таких устройств было предсказано Альбертом Эйнштейном в 1917 году, когда он описал процесс "стимулированной эмиссии" - высвобождение энергии из возбужденного атома искусственным путем.

Прежде чем ученые разработали лазер, они работали над концепцией "мазера" (микроволнового усиления за счет стимулированного излучения). Исследования проводились одновременно в СССР и в США. В 1952 году советские физики Николай Басов и Александр Прохоров описали теоретические принципы работы мазера.

Позже они предложили принцип достижения инверсии населенности путем накачки трехуровневой системы. Эта техника оказалась очень эффективной и сегодня широко используется в различных лазерах и спектральных диапазонах.

Одновременно американский физик Джозеф Вебер описал, как использовать стимулированное излучение для создания микроволнового усилителя. Используя этот метод, физик Чарльз Х. Таунс построил первый мазер.

В 1964 году Басов, Прохоров и Таунс получили Нобелевскую премию "за фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на принципе мазер-лазера".

Российские физики Николай Басов (1922-2001) и Александр Прохоров (1916-2002), основатели квантовой электроники, получившие Ленинскую премию СССР в 1959 году и Нобелевскую премию мира в 1964 году.

Оптическая голография

Голография, как правило, наиболее известна как метод создания трехмерного изображения, которое можно увидеть без специальных очков или других устройств. Сама голография была изобретена венгерско-британским физиком Деннисом Габором в 1947 году. Пытаясь усовершенствовать электронный микроскоп, он обнаружил метод записи всей информации о поле - амплитуды и фазы, а не только обычной интенсивности.

Прорыв в технологии последовал за изобретением и развитием лазеров, которые отличались от других источников света своей когерентностью (это означает, что длины волн лазерного излучения находятся в фазе в пространстве и времени).

В 1960-х годах советский физик Юрий Денисюк создал однолучевую технику для получения высококачественного изображения. Этот метод стал широко известен как "голография Денисюка". Когда голограмма Денисюка записывается с помощью как минимум трех лазеров, можно получить полноцветные голограммы.

Интересно, что Денисюк черпал вдохновение в технике цветной фотографии Липпманна (интерференционная фотография), которая представляет собой технику только цветной фотографии, регистрирующую весь видимый цветовой спектр. Когда голограмма Денисюка записывается с помощью как минимум трех лазеров, можно получить полноцветные голограммы, изображающие очень реалистичное изображение объекта.

Лауреат Ленинской премии, член-корреспондент Академии наук СССР Юрий Денисюк в Ленинградской лаборатории голографии Государственного оптического института имени С.И. Вавилова.

Линейное программирование

Советский экономист Леонид Канторович был первым, кто описал метод, известный сегодня как "линейное программирование", используемый в промышленности и бизнес-планировании, разработав эту идею в 1930-х годах. Как вспоминал Канторович, перед ним стояла сложная задача найти оптимальную загрузку для шелушильных машин. В поисках эффективного решения Канторович принял во внимание множество других подобных проблем, таких как эффективное использование сельскохозяйственных земель, которые, казалось, все подходили под определенную математическую модель. В 1975 году ученый разделил Нобелевскую премию с голландским экономистом Тьяллингом К. Коопмансом "за вклад в теорию оптимального распределения ресурсов".

С тех пор методы линейного программирования были усовершенствованы многими учеными по всему миру. Он широко используется в микроэкономике и может быть применен к планированию, производству и транспортировке с целью минимизации производственных затрат и максимизации дохода.

Советский математик и экономист Леонид Канторович, один из изобретателей метода линейного программирования, лауреат премии памяти Нобеля по экономическим наукам и член Академии наук СССР.

Освоение космоса

Почти невозможно представить советскую и российскую космические программы без Константина Циолковского, общепризнанного "отцом пилотируемых космических полетов". Помимо того, что Циолковский был блестящим ученым, он был весьма неординарным человеком. В возрасте 10 лет он почти полностью потерял слух и был вынужден посвятить себя самообразованию.

Большинство идей Циолковского опередили свое время. В 1895 году он предсказал создание и использование искусственного спутника Земли. В 1903 году он опубликовал математическое уравнение, известное сегодня как ракетное уравнение Циолковского, описывающее полет ракеты в космос, которое до сих пор используется инженерами аэрокосмической отрасли. Циолковский также представил и объяснил, как будущие космические корабли будут преодолевать земное притяжение, описал траекторию их полета и способы приземления. Спустя десятилетия его теории стали реальностью, воплощенной в жизнь новыми поколениями ученых и инженеров.

Константин Циолковский (1857-1935), основоположник теории межпланетных сообщений, в своей мастерской.

В 20-е годы школьник Валентин Глушко написал Циолковскому несколько писем, в которых подробно описал свои мечты о космических полетах, которые впоследствии стали смыслом его жизни. В дальнейшем Глушко разработал ракетные двигатели, которые доставляли в космос советские спутники и космонавтов, а также космический самолет "Буран".

"Энергия-Буран" - советская пилотируемая космическая система, включающая новую мощную ракету-носитель "Энергия" и космический челнок "Буран".

Сергей Королев также является значимой фигурой в истории освоения космоса. Он возглавлял советскую космическую программу и работал над запуском спутника "Спутник-1". Под руководством Королёва было осуществлено множество других аэрокосмических достижений, включая первый полет в космос Юрия Гагарина, первый выход человека в открытый космос Алексея Леонова, первый полет женщины в космос Валентины Терешковой и ряд других новаторских космических полетов.

Выставка "Наше Отечество в фотографиях". Центральный выставочный зал "Манеж". Реплика фотографии Юрия Гагарина и Сергея Королева работы И. Снегирева.

Ядерные реакции

Советские и российские атомщики всегда были передовиками в исследованиях ядерной энергии, и Игорь Курчатов - один из самых выдающихся. Курчатов работал над мирным применением атомной энергии, одновременно возглавляя советский проект по созданию ядерного оружия. Его работа привела к тому, что в 1954 году в подмосковном городе Обнинске была запущена первая атомная электростанция, подключенная к сети.

Игорь Курчатов.

Современный ядерный синтез в значительной степени опирается на исследования другого всемирно известного советского физика - Андрея Сахарова. Вместе с ученым Игорем Таммом, удостоенным Нобелевской премии, они разработали концепцию токамака - устройства, использующего мощное магнитное поле для удержания плазмы и получения энергии управляемого термоядерного синтеза. Их исследования составляют основу для разработки термоядерных реакторов сегодня.

И Курчатов, и Сахаров сыграли ключевые роли в разработке советского ядерного оружия. В 1949 году группа под руководством Курчатова испытала первую советскую атомную бомбу. Шесть лет спустя в том же районе была испытана первая водородная бомба, разработанная Сахаровым и его командой.

Выдающийся советский физик, академик АН СССР Андрей Дмитриевич Сахаров (1921-1989).

Денисовцы

В конце 2000-х годов российские археологи сделали удивительное открытие: Они обнаружили новый вид архаичного человека. Они назвали его "денисовцем", в честь Денисовой пещеры, где он был найден. Пещера находится в горах Алтая в Сибири.

Археологические работы в этом месте начались в 1970-х годах. В 1990 году Анатолий Деревянко из Института археологии и этнографии Российской академии наук создал специальный исследовательский центр в этом районе.

Денисова пещера: Солонешенский район, Алтайский край.

В 2008 году группа ученых под руководством Михаила Шунькова нашла кость пальца молодой женщины. Кость содержала хорошо сохранившуюся ДНК, которая была секвенирована командой шведского исследователя Сванте Пяэбо в Институте Макса Планка в Лейпциге, Германия. После ряда тестов в 2010 году они объявили, что генетический материал принадлежит ранее неизвестному гоминину.

Теперь ученые считают, что денисовцы могли жить в пещере около 200 тысяч лет назад. Работы в Денисовой пещере продолжаются, и, вероятно, она хранит еще больше тайн человеческой истории.